大跨度连续钢构主梁下挠及箱梁裂缝的成因简析.doc

1、大跨度连续钢构主梁下挠及箱梁裂缝的成因简析摘要：对于大跨度连续钢结构桥，主梁下挠及箱梁裂缝是经常出现的桥梁病害，这些病害都极大的威胁了桥梁的安全，给人民群众的生命安全埋下了巨大的隐患。本文正是通过对大跨度连续钢结构桥梁下挠及箱梁裂缝的形成原因进行简要的分析，借此提出预防及控制大跨度连续钢结构桥梁下挠及箱梁裂缝危害的建议。 关键词：桥梁；连续钢结构；下挠；箱梁裂缝 中图分类号：K928 文献标识码： A 文章编号： 引言：最近几年，大跨度混凝土连续钢结构桥越来越多，这类桥的施工技术、施工规模也得到了飞快的发展。最近出现的这类桥主跨跨径达到了 280m，正在建造的同类桥梁跨径甚至到了不可思议的 3

2、00 m。然而，随着跨径的增大，大跨度连续钢结构桥梁出现主梁下挠及箱梁裂缝的可能性便增加了。 1.大跨度连续钢结构桥的相关概述 近些年来，大跨度连续钢结构桥梁得到了迅猛发展，随着大跨度连续钢结构桥梁建筑技术的更新以及桥梁工程整体性能的提升，大跨度连续钢结构桥梁的跨径越来越大，如果要使大跨度连续钢结构桥在使用阶段的成桥线形及受力性能不断提高，就要对桥梁的施工过程进行有效的控制。即使是在有效控制的前提下，大跨度连续钢结构桥梁也难免出现下挠及箱梁裂缝的病害情况。例如，赫赫有名的虎门大桥，就曾经在大桥铺航道桥在施工过程中就出现过类似的病害情况。该桥在施工工程中由于挂篮后锚点细节处理不善浇灌混凝土后，挂

3、篮变形，造成新老混凝土梁块界面间出现裂缝，甚至在采取了一系列的补救措施后，裂缝依然存在，全桥合拢时裂缝也无法消除。还有著名的黄石长江公路大桥主桥在建成通车运营后，也出现了类似的问题，在该桥的后期维修中，检查出箱梁内侧 119 条、外侧 78 条裂缝，其中 49 条裂缝内外贯通。其中贯通裂缝宽度大于 0.4mm，缝长大于 4m 的有 37 条。对于大跨度连续钢结构桥这样的重要建筑来说，桥梁下挠及箱梁裂缝危害特别大，不仅要避免短期的病害，更应着眼于长期的质量。对于大跨度连续钢结构桥，在进行上部主体施工时主要采用悬臂施工法，从桥梁墩顶开始，对称或不对称地分段悬臂浇注或悬臂拼装各主梁梁段。在悬臂施工过

4、程中，由于结构受力复杂，施工荷载存在不确定性，导致桥梁结构产生更为复杂应力和位移变化。综上所述，大跨度连续钢结构桥出现钢结构主梁下挠及箱梁裂缝的情况确实比较多见，找到有效的分析钢结构桥梁下挠及箱梁裂缝病害成因的方法非常重要。 2.大跨度连续钢结构主梁下挠及箱梁裂缝病成因分析 2.1 大跨度连续钢结构桥梁下挠成因分析 大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠成因分析起来不太容易，根据大跨度连续钢结构桥梁结构的受力特征，导致大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠的原因可能有 主梁刚度的变化、纵向预应力有效性降低以及荷载增加等原因。 首先，是主梁刚度变化导致大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠。施工时，桥梁结构一旦形成，刚度一般

5、就不会改变，但是可能会因为大跨度连续钢结构桥梁结构的截面削弱了，大跨度连续钢结构桥梁结构的刚度会有所变化。如果大跨度连续钢结构桥梁跨距中 36m 的区段内的主梁腹板或跨中底板严重开裂，那么这个就可能是刚度持续变化的原因，也就有可能是该大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠的主要原因。如果利用大跨度连续钢结构桥梁的自振特性测试的话，就可以实测大跨度连续钢结构桥梁结构一阶竖弯自振频率与交工验收时的变化，如果变化较大的就更能确定大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠的是箱梁开裂致使桥梁结构刚度降低引起的。 其次是纵向预应力有效性降低致使大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠。有数据证明，如果大跨度连续钢结构桥梁底板纵向预应力有效

6、性降低百分之三十的时候，大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠将增加 5.3 cm。另外，顶板悬臂施工束失效对大跨度连续钢结构桥梁跨中下挠影响非常显著。有关数据显示当大跨度连续钢结构桥梁顶板悬臂施工束失效百分之十的时候，大跨度连续钢结构桥梁次边跨跨中下挠量增加 13.3cm,该桥的中跨跨中下挠量会增加 13.7 cm。所以，如果想确定某一大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠是否是由于纵向预应力有效性降低造成的，就可以实地测量大跨度连续钢结构桥梁的纵向预应力有效性降低量与该桥的中跨跨中下挠量的数量关系。如果测量结果与预想结果吻合的话，就可以证明该大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠的主要原因是纵向预应力有效性降低。 最后

7、是荷载增加导致大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠。该原因引起的大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠与荷载增加的频率与力度有着直接地关系，如果是一次性的荷载增加，那么该桥的主梁下挠也是一次性的增加；反之，如果是连续性的荷载增加，那么该桥的主梁下挠也是连续性的增加。所以，具体分析的时候就可以分析原始记录，看看有无荷载增加的记录，有的话，再观察荷载增加的特点与大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠的表现是否匹配。以此，确定大跨度连续钢结构桥梁主梁下挠的主要原因是否为荷载增加。 2.2 大跨度连续钢结构桥箱梁裂缝成因分析 大跨度连续钢结构桥梁箱梁裂缝根据表现可以分为箱梁腹板裂缝和箱梁底板裂缝。两种类型各自的成因不尽相同。 大

8、跨度连续钢结构桥梁箱梁腹板裂缝又可分为受力和非受力裂缝。大跨度连续钢结构桥梁箱梁腹板裂缝非受力裂缝产生的原因比较多，有砼收缩徐变、砼性能不稳定和施工质量等；相比而言，大跨度连续钢结构桥梁箱梁腹板裂缝结构砼受力裂缝的成因则比较简单，只有当砼承受的拉应力大于砼容许拉应力时才会出现钢结构桥梁箱梁腹板裂缝结构结构砼受力裂缝，这主要原因有竖向预应力有效性降低、腹板厚度过大的负误差、纵向预应力筋齿板锚后局部拉应力过大和砼强度不足等。实地检测时，观察桥梁裂缝的特点，如果均为贯穿性裂缝,而且分布也有很强的规律性,就可以从裂缝的表现形式判断腹板裂缝为受力裂缝。 大跨度连续钢结构桥梁箱梁底板裂缝也有其独特的成因，

9、在进行实地检测时，观察大跨度连续钢结构桥梁各跨底板开裂检情况，一般大跨度连续钢结构桥梁箱梁两次边跨和中跨跨中都会有贯穿底板全宽的裂缝，而且一般都可以判断出是弯曲受力裂缝。分析大跨度连续钢结构桥梁箱梁底板裂缝的可能原因有纵向预应力有效性降低、荷载增加和砼强度不足等。 3.病害处置意见 对于大跨度连续钢结构桥梁下挠及箱梁裂缝的病害，我们可以从以下几个方面进行病害处置措施以及补救手段：首先要对大跨度连续钢结构桥梁箱梁裂缝进行修补，使裂缝封闭，提升大跨度连续钢结构的刚度，增加桥梁的完整性；其次，要仔细检查大跨度连续钢结构桥梁三向预应力，然后对桥梁箱梁底板部分未灌浆的管道进行灌浆以及对箱梁顶板横向索外露

10、及原封锚破损处进行封锚；最后，为了提高大跨度连续钢结构箱梁裂缝底板的抗弯能力以及腹板的抗剪强度，增加大跨度连续钢结构桥的极限承载能力，可以在关键部位粘贴碳纤维布，同时要进行体外预应力加固。只有在上述几方面多管齐下，提高箱梁纵向压应力储备，才能有效地抑制大跨度连续钢结构桥梁下挠及箱梁裂缝病害。 4.结语 大跨度连续钢结构主梁下挠以及箱梁裂缝是比较常见的连续钢结构病害，也是危害比较大的病害，经常发生在桥梁修建早期，做好分析、检测、预防大跨度连续钢结构主梁下挠以及箱梁裂缝，对于保障桥梁修建工程顺利进行以及后期使用安全有着重要意义。当然，大跨度连续钢结构主梁下挠以及箱梁裂缝的成因比较多，要想正确确定大跨度连续钢结构主梁下挠以及箱梁裂缝的真正成因，就必须对各种可能原因进行筛查，一一分析，最后确定成因。 参考文献： 1 徐君兰.大跨度桥梁施工控制M.北京:人民交通出版社,2000. 2 卢树圣.现代预应力砼理论与运用M.北京:中国铁道出版社,2000. 3 徐启友.桥梁修理与技术改造M.北京:人民交通出版社,1992.